열전달 4-151.docx



열전달 HEAT AND MASS TRANSFER 4th Edition SI Units.

Fundamentals and Applications

-YUNUS A. CENGEL

-AFSHIN J. GHAJAR    

-유성연, 김경훈, 김병철, 김창녕, 이종붕, 조형희 공역

McGraw-Hill



문제 4-151


콘크리트 지붕의 표면에 눈으로 덮여 지붕 표면온도가 일정하게 유지될 때,
일정 시간이 지난 후 표면 안쪽 12cm 떨어진 지점의 온도를 구한다.

가정: 콘크리트 지붕은 외부 표면온도에만 영향을 받으므로 반무한체로 생각할 수 있다.

풀이: 콘크리트 지붕은 반무한체이며 표면 온도가 특정 온도로 일정한 조건을 가지고 있다.
따라서 무차원 온도식은 다음과 같다.


그러므로 보충 오차함수값 표 TABLE 4-4를 참고하여 12cm 표면 안쪽의 온도는 다음과 같다.

2시간 뒤 콘크리트 지붕의 표면으로부터 12cm 안쪽의 온도는 (b)이다.


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열전달 3-157.docx



열전달 HEAT AND MASS TRANSFER 4th Edition SI Units.

Fundamentals and Applications

-YUNUS A. CENGEL

-AFSHIN J. GHAJAR    

-유성연, 김경훈, 김병철, 김창녕, 이종붕, 조형희 공역

McGraw-Hill




3-157


벽을 제외한 집의 나머지 부분은 모두 같다고 가정하며 벽을 통한 열전달은 1차원 열전달이다.

벽의 열적 물성치는 일정하고 균일한 값을 가진다.

 

3-8을 이용하여 각각의 열저항 값을 구하면 전체 열저항 값은 다음과 같다.

구조

R-value, m2/W

외부 공기

[ 3-8 Outside surface (winter)]

0.03

200mm 경량의 콘크리트 블록

[ 3-8 Concrete block, 100mm, Lightweight]

0.27+0.27=0.54

20mm 공기층 εeff=0.82

[ 3-8 Plane air space, (εeff=0.82), 20mm]

0.17

20mm 합판

[ 3-8 Plywood, 13mm]

0.1120/13=0.35

정지 내부 공기

[ 3-8 Inside surface, still air]

0.12

 

R-value

1.21

 

따라서 표준 R-2.4 m2•℃/W 골조 벽으로 만든 집이 열저항 R-value가 더 크므로 집 안을 난방 할 때 외부로 유출되는 열 에너지가 작다.

반대로 냉방 할 때 내부로 유입되는 열 에너지가 작으므로

난방 또는 냉방에 소모되는 에너지가 적어지므로 표준 R-2.4 m2•℃/W 골조 벽으로 만든 집이 더 효율적이다.

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열전달 3-137.docx



열전달 HEAT AND MASS TRANSFER 4th Edition SI Units.

Fundamentals and Applications

-YUNUS A. CENGEL

-AFSHIN J. GHAJAR    

-유성연, 김경훈, 김병철, 김창녕, 이종붕, 조형희 공역

McGraw-Hill




3-137

 

정상상태이며 벽의 가장자리와 모서리 부분에서의 열전달은 2차원과 3차원이다.

열전도도는 일정하고 균일한 값을 가진다.

 

가장자리와 모서리 부분을 제외한 내부면에서 외부로 전달되는 열전달률은 다음과 같다.


가장자리와 모서리 부분의 열전달률은 형상계수 TABLE 3-7을 이용하여 구할 수 있다.

벽과 지붕이 닿아있는 모서리 4 부분의 형상계수와 열전달률은 다음과 같다.


벽과 벽이 닿아있는 가장자리 4 부분의 형상계수와 열전달률은 다음과 같다.


따라서 가장자리와 모서리를 통한 열전달률은 다음과 같다.


그러므로 집으로부터 방출되는 열손실률은 다음과 같다.


가장자리와 모서리 부분의 효과를 무시하고 단순화된 구조에서 열전달률은 다음과 같다.


따라서 가장자리와 모서리에 의한 효과를 무시한 경우의 오차는 다음과 같다.


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